切削工具選択ガイド：鉄と非鉄の金属

金属加工材料が鉄であるか非鉄であるかは重要ですか？最も重要な要素は、機械の切削工具で材料がどのように機能するかを理解することです。それは重要です。冶金学の知識を持つ工具メーカーを見つけてください。機械加工用の金属タイプの主な違いについて知っておくべきことを見つけてください。

機械工に「鉄」という言葉を定義してもらうと、同じ答えが聞こえる可能性があります。炭素鋼、鋳鉄、工具鋼など、錆びるのは鉄金属です。冶金学的定義はより具体的であり、はるかに広い範囲の金属を網羅しているため、この記述は真実ですが、不完全です。

「簡単に言えば、鉄の材料には鉄が含まれています」と、ケナメタルのナレッジセンターアメリカのプログラムマネージャーであるアーロンシャーデは言います。 「もちろん、これには鋳鉄と鋼が含まれますが、ステンレス鋼やほとんどの超合金など、通常は錆びない金属も調べています。」

しかし、別の見方をすれば、非鉄の材料グループには、アルミニウム、銅、真ちゅう、プラスチック、および複合材料が含まれ、このグループに含まれないものはすべて鉄として分類できます。しかし、鉄製であろうと非鉄製であろうと、どちらにも多種多様な材料が含まれており、さまざまな設計機能、速度、送りを必要とします、とSchade氏は説明します。

純粋主義者は、多くのアルミニウム合金、さらには一部の銅や青銅でさえ、これらにも少量の鉄が含まれているため、鉄であると主張するかもしれません。しかし、それはおそらく過度に単純化されています。鉄が存在するかどうかだけではありません。それは鉄の量です、とシェードは言います。

非鉄金属は、鉄ベースまたはかなりの量の鉄をまったく含んでいません。たとえば、316ステンレス鋼には約62〜72パーセントの鉄が含まれています。インコネル718はニッケルベースですが、それでも17％の鉄が含まれており、6061-T6アルミニウムには最大0.7％の鉄しか含まれていません。これが、Schadeが、このような非常に技術的なトピックについて抜本的な発言をするのは難しいと言う理由です。

「より重要なのは、命名法に関係なく、特定の材料に最適なツールを特定することです」とSchade氏は言います。

ケナメタルの材料分析マネージャーであるBinkySargentも同意します。 「鉄または非鉄、304ステンレス鋼または6061-T6のいずれであっても、考慮すべき最も重要なことは、切削工具が材料とどのように相互作用するかです」と彼女は言います。 「チップがどのように形成され、ワー​​クゾーンからチップを取り除く最も効果的な方法、材料の熱的および化学的特性が工具にどのような影響を与えるか、形状と形状に関連する部品の形状を知る必要があります。カッターの。」

基本的に、適切な工具の選択は、ワークピースの材料の冶金学的分類よりもはるかに重要です。

鉄と非鉄の金属：適切な切削工具の選択

ケナメタルおよびその他の切削工具メーカーは、「鉄対非鉄」を避け、代わりに、硬度、強度、延性、熱伝導率、化学組成などの冶金学的特性に基づいて材料をグループ化します。これらの属性によって、特定の材料の加工に最も効果的な切削工具と、それを最適に適用する方法が決まります。次のリストは、ケナメタルの各カテゴリと、切削工具の選択に関するいくつかの基本的なガイドラインについて説明しています。

鋼 ： P1 – P6

1018やA36などの低炭素鋼はP1カテゴリに分類され、P6にはPH（析出硬化）と400シリーズのステンレス鋼（440C、15-5、17-4など）が含まれます。その間に工具鋼（D2、S7）、金型鋼（P20）、およびさまざまな合金鋼（4340、8620など）を配置します。一般的に言えば、正のレーキ、酸化アルミニウムでコーティングされた超硬工具は、より柔らかいP1およびP2金属でうまく機能しますが、硬度が高くなるにつれて、エッジの準備が多く（Kランドを考えてください）、より負のレーキが好ましいツールです。

ステンレス鋼：M1 – M3

Pグループに見られるフェライト系およびマルテンサイト系ステンレス鋼とは異なり、M1およびM2タイプのステンレス鋼はオーステナイト系（面心立方結晶構造を持っていることを意味します）ですが、二重M3鋼（Nitronicは1つです）は2相です。フェライトを含む微細構造で、非常に丈夫です。ステンレス鋼と二相鋼には、ニッケルやその他の困難な元素だけでなく、少なくとも10.5パーセントのクロムも含まれています。原則として、エッジの準備が最小限で、送り速度が適度で、切込みが浅いポジティブレーキCVDコーティング工具を使用してください。

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鋳鉄：K1 – K3

鉄は、K1またはねずみ鋳鉄を使用するマンホールの蓋から、CGIまたはK2金属である圧縮黒鉛鉄を使用するブレーキディスク、ショップのマシニングセンターにあるバイスまで、あらゆるものに含まれています。バイスは、K3グレードのダクタイル鋳鉄を使用しています。これは、商品名「Dura-Bar」でも知られています。すべてのアイアンは短いチッピングと研磨剤であるため、フラットトップ（ゼロからネガティブレーキ）のセラミックとPCBN切削工具が最初の選択肢になります。 CVDコーティングされたカーバイドは、最も硬いアイアンを除くすべてのアイアンで優れた効果を発揮します。

非鉄：N1 – N7

ケナメタルのシェードが指摘しているように、非鉄はほとんどが鉄を含まない材料です。指定N1からN3には、遍在する6061-T6から共晶で非常に研磨性の高いAl-12Siまでのすべてのアルミニウムが含まれます。

N4は、銅、真ちゅう、および亜鉛ベースの合金を意味します。これは、主に自由加工金属のかなりのリストです。 N5からN7には、プラスチックやゴムからグラファイトやCFRPまですべてが含まれています。

切削工具の観点からは、これらの材料のほとんどは、高速度鋼、通常はコーティングされていない超硬またはPCD、または多結晶ダイヤモンドインサートでうまく加工されますが、柔らかいプラスチックやゴムは非常に鋭いHSS工具ビットで最適に切削できます。

超合金：S1 – S4

名前が示すように、高温合金のSシリーズは、機械加工が最も難しい材料の1つであり、次のものが含まれます。

• S1：A286、鉄ベースまたはS1合金
• S2：コバルトを含むステライト
• S3：Inconel 625とMonelは、ニッケルを多く含む超合金です
• S4：Ti6Al-4Vなどのチタンが最も一般的な材料です

長くて糸状のチップが原則であり、切り込みの深さのノッチング、加工硬化、および構成刃先も同様です。鋭くてポジティブなレーキ切削工具が必要であり、切削速度が遅く、セットアップがしっかりしています。生産性を高めるには、化学反応性のためにチタンを除いて、セラミック切削工具を検討してください。

硬化材料：H1 – H4

工具鋼、pHステンレス鋼、および高炭素鋼が熱処理によって硬化した後、多くの場合、超硬切削工具から、多結晶立方晶窒化ホウ素を表すセラミックまたは「PCBN」製の工具に切り替える必要があります。

硬化したH1（最大48 HRC）からH4（60 HRCを超える）材料の極端な耐摩耗性と摩耗性を軽減するために、切削深さと切削速度も下げる必要があります。超合金と同様に、セットアップが硬いほど良いです。

工具メーカー間で同様の切削工具選択の基準

SecoToolsおよびSandvikMachiningSolutionsの企業アプリケーションエンジニアであるBrianHoeflerは、ケナメタルとはわずかに異なる材料の説明を使用していますが、切削工具の選択の基本的な基準は同じです。

「材料の被削性は、その微細構造、熱伝導率、炭素含有量、モリブデンやタングステンなどの合金元素の存在、およびその他のさまざまな変数に大きく依存します」とHoefler氏は述べています。

結局のところ、適切な工具を選択することは、通常、機械加工中に発生する熱と摩耗に耐えながら、ワークピース材料の冶金学的結合を破壊するのに最も効果的な切削工具の材料、形状、およびコーティングにかかっています。

「疑問がある場合は、知識のある切削工具のサプライヤーに相談してください」とHoefler氏は言います。 「何を削減しようとも、生産的で費用効果の高いソリューションが利用できる可能性は非常に高いです。」

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